(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂でアンダーフィルされた実装半導体素子のリワーク方法であって、
実装基板上の特定の半導体素子の周囲に前記エポキシ樹脂の溶解剤を塗布し、常温で一定時間放置して前記エポキシ樹脂を軟化並びに接着力の低下による界面剥離をさせた後、恒温槽により一定温度で加熱し、さらに真空装置により前記溶解剤の脱液を行う第１ステップと、
前記特定の半導体素子の上面を加熱して該半導体素子の端子部と前記実装基板の電極パッドとを接続する半田バンプを溶融させる第２ステップと、
前記特定の半導体素子を取り外す第３ステップと、
を実行することを特徴とする実装半導体素子のリワーク方法。
【請求項２】
前記第１ステップでは、前記特定の半導体素子の周囲に吸湿材を廻らせ、該吸湿材に前記溶解剤を浸み込ませて前記エポキシ樹脂に前記溶解剤を塗布することを特徴とする請求項１記載の実装半導体素子のリワーク方法。
【請求項３】
前記第１ステップでは、前記溶解剤塗布後、常温で且つ一定圧力の不活性ガス雰囲気中に放置することを特徴とする請求項１又は２記載の実装半導体素子のリワーク方法。
【請求項４】
前記第２ステップでは、前記半田バンプの溶融温度よりも低い温度で前記実装基板を予熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装半導体素子のリワーク方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂でアンダーフィルされた実装半導体素子のリワーク方法に関し、詳しくは、実装基板上の特定の半導体素子をその周辺部並びに半導体素子に悪影響を及ぼすことなく取り外そうとする実装半導体素子のリワーク方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の実装半導体素子のリワーク方法は、半導体素子を封止（アンダーフィル）した樹脂を所定温度の熱風で一定時間加熱して半田バンプを溶融させると共に封止樹脂のせん断弾性率を変化させ、封止樹脂の引張強度が低下したところで半導体素子を取り外し、回路基板に残った樹脂を所定温度に保ったグリコールエーテル系の洗浄剤に浸漬させて除去するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の実装半導体素子のリワーク方法は、基板の表面に搭載した半導体素子上面にヒータを内蔵した吸着治具を吸着させ、半導体素子を介して半田バンプを加熱し溶融させて半導体素子を基板から分離させ、その後７０℃程度に加熱したＮＭＰ（Ｎ−メチルー２−ピロリドン）の溶解剤で基板を洗浄して熱可塑性のエポキシ樹脂組成物の残渣を除去するようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに他の実装半導体素子のリワーク方法は、半導体素子を、厚さを少し残した状態に切削加工によってプリント配線板から除去し、プリント配線板上の薄く残した半導体素子と封止樹脂と半田バンプとを加熱によって除去し、露出したフットプリントに、別の半導体チップを実装するようになっている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０７０９５号公報
【特許文献２】特開平１０−６７９１６号公報
【特許文献３】特開平１１−１８６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の実装半導体素子のリワーク方法において、上記特許文献１に記載のリワーク方法は、半田バンプと封止樹脂とを２４０℃〜２６０℃の熱風で加熱して半田バンプを溶融させると共に封止樹脂のせん断弾性率を変化させるものであったので、特別の装置を必要としないという利点はあるものの、溶融した半田バンプが樹脂との接着状態で、膨張した封止樹脂に押されて封止樹脂から漏れ出し、周辺で再硬化して半導体素子の取り外しを困難にするという問題や、樹脂と接着されていることによる引き剥がし強度の上昇等の問題がある。この場合、半導体素子を無理矢理取り外そうとすると、再硬化した半田バンプや接着面の為に一緒に基板側やＩＣ側の電極パッドをも剥離させてしまうという問題が発生する。このような電極パッドが剥離した回路基板は、再利用することができないため破棄しなければならず、実装基板上の不良の半導体素子を良品に取り換えて回路基板又は半導体素子を活かそうとするリワークの本来の目的を達成することができない。また、特定の半導体素子のみに熱風を供給することは困難であるため、結果的に周辺の電子部品をも高温で加熱して熱ストレスを与え、性能劣化を招いてしまうという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載のリワーク方法は、特定の半導体素子のみを取除くことができると共に周辺の電子部品に悪影響を及ぼさないという利点があるものの、上記特許文献１と同様に溶融した半田バンプがエポキシ樹脂組成物から漏れ出して周辺部で再硬化し、半導体素子の取り外しを困難にするという問題や、基板並びにＩＣの電極パッドを剥離させるという問題がある。さらに、６０℃以上に加熱した熱可塑性樹脂の溶解剤は、基板表面に塗布された保護用エポキシ系レジストを侵してしまう問題があり、その結果基板の絶縁不良の元になる問題を引き起こすおそれがある。
【０００８】
そして、上記特許文献３に記載のリワーク方法は、特定の半導体素子のみを取除くことができると共に周辺の電子部品に熱的な悪影響を極力及ぼさないという利点があるものの、振動の問題又は金属性の切削くずの問題がある。また半導体素子を切削して除去した後、プリント配線板上に薄く残した半導体素子と封止樹脂と半田バンプとを加熱によって除去しなければならず、作業工程が長くなるという問題もある。この場合、半導体素子の一部を残さずに半田バンプの高さ位置で切削することも考えられるが、基板に反りがあるときには、基板表面をも切削して基板を破損させてしまうという問題がある。さらに、上記特許文献３に記載のリワーク方法では、例えば実装半導体素子は不良品ではないが別の半導体素子に取り換えるようとするとき、半導体素子を破壊してしまうため取り外した半導体素子を再利用することができず、資源を無駄にするという問題がある。特に現在では、基板はもとより半導体素子自体のリワーク要求も多くなりこのリワーク方法は指示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、実装基板上の特定の半導体素子をその周辺部並びに半導体素子に悪影響を及ぼすことなく取り外そうとする実装半導体素子のリワーク方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明による実装半導体素子のリワーク方法は、酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂でアンダーフィルされた実装半導体素子のリワーク方法であって、実装基板上の特定の半導体素子の周囲に前記エポキシ樹脂の溶解剤を塗布し、常温で一定時間放置して前記エポキシ樹脂を軟化並びに接着力の低下による界面剥離をさせた後、恒温槽により一定温度で加熱し、さらに真空装置により前記溶解剤の脱液を行う第１ステップと、前記特定の半導体素子の上面を加熱して該半導体素子の端子部と前記実装基板の電極パッドとを接続する半田バンプを溶融させる第２ステップと、前記特定の半導体素子を取り外す第３ステップと、を実行するものである。
【００１１】
このような構成により、実装基板上の特定の半導体素子の周囲に酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂の溶解剤を塗布し、常温で一定時間放置してエポキシ樹脂を軟化並びに接着力の低下による界面剥離をさた後、恒温槽により一定温度で加熱し、さらに真空装置により上記溶解剤の脱液を行い、上記特定の半導体素子の上面を加熱して該半導体素子の端子部と実装基板の電極パッドとを接続する半田バンプを溶融させ、その後上記特定の半導体素子を取り外す。
【００１２】
また、前記第１ステップでは、前記特定の半導体素子の周囲に吸湿材を廻らせ、該吸湿材に前記溶解剤を浸み込ませて前記エポキシ樹脂に前記溶解剤を塗布する。これにより、特定の半導体素子の周囲のエポキシ樹脂に溶解剤を塗布する際に、半導体素子の周囲に吸湿材を廻らせた後、該吸湿材に上記溶解剤を浸み込ませる。
【００１３】
さらに、前記第１ステップでは、前記溶解剤塗布後、常温で且つ一定圧力の不活性ガス雰囲気中に放置する。これにより、溶解剤塗布後に、常温状態でエポキシ樹脂と溶解剤とを十分に反応させられる。
【００１５】
そして、前記第２ステップでは、前記半田バンプの溶融温度よりも低い温度で前記実装基板を予熱する。これにより、半導体素子の上面を加熱して半田バンプを溶融する前に、実装基板を半田バンプの溶融温度よりも低い温度で予熱する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、実装基板上の特定の半導体素子を封止する酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂のみを溶解すると共に上記特定の半導体素子のみを加熱すことができる。したがって、上記特定の半導体素子の周辺部の電子部品に熱ストレスを与えるおそれがない。また、常温にて上記エポキシ樹脂と溶解剤とを反応させているので、基板及び基板上に塗布された保護用エポキシ系レジスト並びに金属部を侵したりするおそれもない。それ故、実装基板上の特定の半導体素子をその周辺部に悪影響を及ぼすことなく取り外すことができる。さらに、特定の半導体素子の周辺部並びに基板等に溶解剤を極力残さないようにすることにより、実装後の溶解剤の悪影響を無くすことができる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、溶解剤を吸湿材に浸み込ませて一定時間保持することができ、吸湿材に塗布した溶解剤の乾燥を抑制することができ、また溶解剤量の確保も期待できる。したがって、エポキシ樹脂と溶解剤との反応を十分に進行させることができる。
【００１８】
さらに、請求項３に係る発明によれば、特定の半導体素子の周辺部に熱ストレスを与えることなく、一定圧力の不活性ガス雰囲気中に放置することによりエポキシ樹脂と溶解剤との反応を十分に進行させることができる。
【００２０】
そして、請求項４に係る発明によれば、実装基板を予熱することにより、半導体素子の加熱時間を短縮することができ、リワーク処理のタクトを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による実装半導体素子のリワーク方法を説明するフローチャートである。
【図２】特定の半導体素子を封止するエポキシ樹脂に溶解剤を塗布する工程を示す断面図である。
【図３】特定の半導体素子の半田バンプを溶融させる工程を示す断面図である。
【図４】特定の半導体素子を取り外す工程を示す断面図である。
【図５】特定の半導体素子が取除かれた領域の基板表面をクリーンアップする工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による実装半導体素子のリワーク方法を説明するフローチャートである。この実装半導体素子のリワーク方法は、酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂でアンダーフィルされた、例えばＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）等の実装半導体素子のリワーク方法であって、実装基板上の特定の半導体素子の周囲に上記エポキシ樹脂の溶解剤を塗布し、常温で一定時間放置して上記エポキシ樹脂を軟化並びに接着力の低下による界面剥離をさせる第１ステップと、上記特定の半導体素子の上面を加熱して該半導体素子の端子部と上記実装基板の電極パッドとを接続する半田バンプを溶融させる第２ステップと、上記特定の半導体素子を取り外す第３ステップと、を実行するものである。
【００２３】
以下、図１を参照して、本発明の実装半導体素子のリワーク方法をより詳細に説明する。
先ず、ステップＳ１においては、図２に示すように、実装基板１上の取り外そうとする半導体素子２の周囲に例えば脱脂綿等の吸湿材３を廻らせ、該吸湿材３に酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂４の溶解剤５を例えばスポイド６により供給して浸み込ませ、上記半導体素子２を封止する上記エポキシ樹脂４に上記溶解剤５を塗布する。ところで、本出願人が実験により確認したところによると、この溶解剤５は、約４０℃以上に温めると基板１の表面に塗布された保護用のエポキシ系レジストを剥離させてしまった。そこで、本実施形態においては、そのまま常温で約１２時間〜２４時間放置し、エポキシ樹脂４と溶解剤５とを十分に反応させてエポキシ樹脂４を軟化並びに接着力の低下による界面剥離をさせる。この場合、上記溶解剤５は、大気中では反応が低下する為、一定圧力の不活性ガス雰囲気中に一定時間放置するとよい。溶解剤５を上記吸湿材３に浸み込ませるのは、溶解剤５を大気から遮断する意味からも効果的である。なお、上記溶解剤５としては、例えばエチレングリコールをベースとする日化精工（株）製のウレソルブプラスＳＧが好ましく、又はプロピレングリコールをベースとしたものであってもよい。これらの溶解剤５は、常温で反応させることにより酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂４等の特定の樹脂を溶解し、実装基板１、及び該基板１上に塗布された保護用のエポキシ系レジストや金属部を侵すおそれがない。また、溶解剤の反応終了後洗浄し恒温槽並びに真空装置により樹脂の乾燥を行う。
【００２４】
ステップＳ２においては、図３に示すように、実装基板１を加熱ステージ７上に載置して基板１の表面１ａが、半導体素子２の端子部と実装基板１の電極パッド８と接続する半田バンプ９の溶融温度よりも低い約１００℃となるように予熱した後、こて先１０ａの温度が半田バンプ９の溶融温度よりも高い、例えば約４０５℃となるように加熱した高周波半田ごて１０を矢印Ｆで示すように半導体素子２の上面２ａに押し当てて５分程度半導体素子２を加熱し、半田バンプ９を溶融させる。高周波半田ごて１０は、温度制御が容易であるため、半田バンプ９を過不足なく加熱して確実に溶融させることができる。この場合、上記半田ごて１０のこて先１０ａを半導体素子２の上面２ａの面積に等しいか又はそれよりも大きい面積の平坦面に形成すれば、半導体素子２を均一に加熱することができ、半導体素子２の全ての半田バンプ９を一様に溶融させることができる。なお、本実施形態においては、半田バンプ９を溶融させる前に、エポキシ樹脂４を溶解させて半田バンプ９から剥離させているので、エポキシ樹脂４と半田バンプ９との間には微小の隙間が生じており、従来技術と違って、溶融した半田バンプ９が膨張したエポキシ樹脂４に押されてエポキシ樹脂４から漏れ出すことがない。したがって、漏れ出した半田バンプ９が半導体素子２の周辺部で再硬化して半導体素子２の取り外しを困難にするという問題もない。
【００２５】
ステップＳ３においては、図４に示すように実装基板１の予熱状態を維持したまま上記半田ごて１０を取除き、器具１１を使用して半導体素子２の下端部を上方（矢印Ｇ方向）に押し上げ、半導体素子２を実装基板１から取り外す。この場合、非金属製のピンセット等の先端が尖った器具１１を使用すれば、熱の逃げがなく半導体素子２の取り外しが容易になる。また、半田ごて１０を取除いても基板１が予熱されているので、溶融した半田バンプ９が直ぐには再硬化せず、半導体素子２の取り外しに時間的余裕を確保することができる。
【００２６】
ステップＳ４においては、図５に示すように半導体素子２が取り外された領域１２の基板１の表面１ａがクリーンアップされる。ここでは、先ず、同図（ａ）に示すように、半導体素子２が取り外された領域１２に酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂４の溶解剤５をスポイド６等を使用して適量滴下し、又は綿棒や脱脂綿等の吸湿材に浸み込ませて塗布した後、常温の下、一定圧力の不活性ガス雰囲気中に一定時間放置して上記エポキシ樹脂４の残渣４ａと溶解剤５とを反応させる。その後、綿棒や布等の軟質部材を使用して上記領域１２のエポキシ樹脂４の残渣４ａを拭き取る（同図（ｂ）参照）。なお、ステップＳ１において、半導体素子２周囲の軟化したエポキシ樹脂４を、竹串や耳かき状の道具等を使用して事前に取除いておけば、ステップＳ４における同工程の作業が容易になる。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に示すように、電極パッド８上に残った半田１３を、例えば加熱した銅メッシュに吸引させて除去する（同図（ｃ）参照）。
【００２８】
続いて、無水エチルアルコール等の有機溶剤を浸み込ませた綿棒や布等の軟質部材を使用して上記領域１２の電極パッド８上の異物を界面活性剤にて拭き取る。その後、所定温度に加温した状態で１００Ｐａ〜１Ｐａの真空の下で乾燥し、溶解剤及び水分を除去する。
【００２９】
ステップＳ５においては、半導体素子２が取除かれた領域１２にクリーム半田印刷した後、新たな半導体素子を取り付ける。これにより、実装半導体素子の一連のリワーク処理が終了する。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、ステップＳ１において、半導体素子２の周囲に吸湿材３を廻らせ、該吸湿材３に溶解剤５を供給する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、半導体素子２を取り囲んで薄壁を形成してその内側に溶解剤５を供給するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態においては、ステップＳ２，Ｓ３において実装基板１を予熱する場合について説明したが、基板１の予熱はしなくてもよい。ただ、実装基板１は、一般に放熱性が良好であるため、半導体素子２の上面を加熱するだけでは、半田バンプ９にそれを溶融させるだけの十分な熱を短時間に供給することができず、半導体素子２の取り外しに長時間を要してしまう問題がある。
【符号の説明】
【００３２】
１…基板
２…半導体素子
３…吸湿材
４…酸無水硬化剤を使用したエポキシ樹脂
５…エポキシ樹脂の溶解剤
８…電極パッド
９…半田バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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